Генетика и
эффективность физических тренировок
Лилия
Шукаева Радио Свобода [11-05-02]
Житейская
мудрость гласит, что каждый, кто хочет быть в хорошей спортивной форме, способен этого добиться. Для этого нужно только
энергично заниматься ходьбой или ездить на велосипеде, плавать, бегать,
прыгать, поднимать тяжести и так далее. Сила и выносливость постепенно
повысятся, и то, что было раньше трудным, станет отныне легким. Поднимайте
грузы, упражняйтесь с тренером в гимнастическом зале, и ваши мускулы станут
больше и крепче.
Казалось бы, все это
общеизвестно и довольно бесспорно. Но когда несколько неустрашимых
исследователей начали сомневаться в этих бесспорных истинах, оказалось, что и
хорошая спортивная форма, и соответствующая потеря веса в значительной
степени зависят от генетической основы организма, так что одним людям достичь
хорошей физической формы легко, а другим почти невозможно, несмотря ни на какие
усилия. К тому же разные люди могут обретать эту форму по-разному. Те, кто
наследует способность наращивать мышечную силу, не всегда могут развить большие
мускулы, а те, кто могут научиться хорошо бегать и прыгать, могут оказаться
беспомощными в тяжелой атлетике.
Сейчас, собрав уже
убедительный материал о том, что гены почти полностью определяют спортивный потенциал индивида, ученые перешли к обширным и
углубленным исследованиям с целью найти эти специфические гены.
В этих исследованиях не
затрагиваются вопросы о влиянии физических упражнений на здоровье, об их
способности предотвращать сердечные болезни или продлевать жизнь. Они должны
прояснить несколько другие медицинские проблемы. Например, подсказать, как
помочь старикам со слабыми мышцами уберечься от опасных падений, выяснить, кому
из них нужна дополнительная помощь в укреплении ослабевших мышц
и как укрепить мышцы людям, генетически предрасположенным к слабости.
Еще большую загадку
представляет собой мышечная дистрофия. У животных с таким же генетическим
дефектом, как у людей, непропорционально разрастаются мышечные ткани. У больных
кошек, например, даже языки перестают помещаться в ротовой полости. У детей с
мышечной дистрофией тоже без всяких усилий вырастают огромные мышцы, а потом,
после 5 лет, они начинают безудержно сокращаться чуть ли не до полного
исчезновения.
При исследованиях генетики спортивного потенциала возникают
трудно разрешимые этические проблемы. Нужно ли говорить людям, что у них
имеется ген, который никогда не позволит им научиться сносно бегать и прыгать?
Нужно ли проводить генетическое тестирование спортсменов, чтобы выяснить, у
кого наилучшие шансы стать чемпионом?
Основополагающие
исследования в этой области начались без рекламы и шума примерно 20 лет тому
назад. Так, доктор Клод Бочар, сейчас руководящий Биомедицинским центром при
Луизианском штатном университете, в те годы изучал проблемы ожирения. Он
помещал испытуемых в так называемую метаболическую палату, где можно было
следить за тем, что они ели и сколько калорий сжигали. А что если таким же
образом изучать эффекты физических упражнений, предлагая людям тренироваться в
лабораторной обстановке, где можно точно замерять количественные показатели их
усилий?
Некоторые спортивные физиологи и тренеры раньше предполагали, что люди,
говорившие, что они добросовестно упражняются, но объективно никогда не
улучшавшие свои физические показатели - просто обманщики, а в лучшем случае -
заблуждающиеся, не способные правильно оценить интенсивность своих тренировок.
Доктор Бочар первым усомнился, что это так. "Я заинтересовался тогда этой
проблемой, - говорит доктор Бочар, - потому что обнаружил большие различия
между людьми, которые вели практически один и тот же малоподвижный образ жизни.
Измерения показали, что у некоторых из них были очень неплохие сердечно-дыхательные
показатели, тогда как другие были в ужасной физической форме. И я подумал, не в
генетических ли различиях все дело?"
Первое исследование
этого вопроса доктор Бочар и его сотрудники начали в 1982-м году на мужчинах и
женщинах в возрасте от 18 до 30 лет, которые всю свою жизнь вели сугубо сидячий
образ жизни, но не страдали особенно от ожирения.
"Мы задавали им
много вопросов и измеряли их физическую активность на протяжении последних
недель, месяцев и даже лет, - говорит доктор Бочар. - У всех у них была
кабинетная работа. Они ездили на машинах и никогда не ходили пешком. Никогда не
занимались никаким спортом".
Через 20 недель после
начала специальной тренировочной программы, в процессе которой этих людей
заставляли тренироваться по 50 минут в день четыре дня в неделю на уровне 85%
от их максимального сердечного ритма, исследователи сделали некоторые
физиологические измерения и получили весьма интересные результаты. "Мы
наблюдали большие различия в дыхательных функциях, в максимальном поглощении
кислорода, в результатах биопсии мышечных и жировых тканей, - говорит доктор
Бочар, подразумевая изменения в выносливости, в способности к интенсивным
тренировкам, а также изменения в содержании жира и в размерах мышечных волокон
различных типов. - У некоторых испытуемых физическая форма ничуть не
улучшилась, зато у других она улучшилась на 50 и даже 60%". И это при том, что все участники эксперимента, находясь под
строгим контролем, неукоснительно выполняли одни и те же указания
исследователей. Через некоторое время доктор Бочар со своими сотрудниками
повторил эти исследования на однояйцовых близнецах, и обнаружил, что близнецы
всегда одинаково реагировали на физические тренировки и показывали после них
одинаковые результаты.
Сейчас доктор Бочар
проводит обширное исследование в 5 университетах, в котором участвует 750
человек. Его цель - идентифицировать гены, имеющие отношение к реакции
организма на физические тренировки. "Мы тренировали людей, проводили
тесты, снова тренировали и снова тестировали", - говорит доктор Бочар. Результаты бесспорно показывали, что одним людям физические
тренировки приносят пользу, улучшая их физиологические показатели, а для других
они почти бесполезны.
Один из главных
показателей восприимчивости организма к физической тренировке - это повышение
потребления кислорода во время физических упражнений. Чем больше кислорода
попадает в кровь и подводится к мышцам, тем больше работы они могут проделать,
тем быстрее человек, например, может бежать. В среднем, говорит доктор Бочар,
тренировки увеличивали потребление кислорода на 400 миллилитров. Но в то время
как у одних вообще никакого увеличения не наблюдалось, у других оно доходило до
1000 миллилитров. В среднем у 65% людей повышение составляло от 200 до 600
миллилитров кислорода.
Это огромные различия,
- говорит доктор Бочар, - но среди членов одной и той же семьи они обычно
гораздо меньше. Иными словами, дети реагируют на физические тренировки
аналогично родителям, и такое же сходство бывает между братьями и сестрами. Так
что наследственный фактор здесь играет не меньшую роль, чем в случае оценки
склонности к ожирению, к повышенному кровяному давлению или содержанию
холестерина.
Кстати, другое
интересное исследование в области спортивной
медицины недавно начал проводить доктор Пол Томпсон, хартфордский
кардиолог из штата Коннектикут. Будучи спортсменом-любителем, неоднократным
участником марафонских забегов, доктор Томпсон, тем не менее, несмотря на все
свои усилия, никогда не был в состоянии развить приличные мускулы. Видимо,
решил он, виною тому моя наследственность. "У некоторых людей растут
мускулы, -смеется доктор Томпсон, - от одного хождения
мимо зала, в котором занимаются тяжелой атлетикой. У других же, как не было
мускулов, так и нет, хоть они надорвись, тренируясь со штангой".
Вместе с доктором
Эриком Гофманом, генетиком из Детского
Национального Медицинского Центра в Вашингтоне и с некоторыми другими
специалистами доктор Томпсон предпринял обширное исследование с участием 700
мужчин и 300 женщин, которые никогда раньше не занимались с грузами, а теперь
согласились для пользы науки потренироваться в лаборатории под наблюдением
врачей. Они пытаются нарастить свои бицепсы и трицепсы - двуглавые и треглавые
мышцы, - но только на одной руке. Другая рука служит для контроля
исследователям, изучающим генетические вариации, которыми можно объяснить
восприимчивость индивидов к физическим тренировкам.
Хотя сила и размеры
мускулов, казалось бы, должны соответствовать друг другу, говорит доктор
Гофман, между этими параметрами нет строгой и постоянной корреляции. Некоторые
люди могут заметно нарастить мускулы, но сила их мало изменится, у других, наоборот,
по внешнему виду мускулы почти не меняются, но сила их многократно растет.
Иногда в результате тренировок растет и сила, и мускулы, в других случаях не
меняется ни одно, ни другое.
Хотя исследования, о
которых идет речь, поддерживаются главным образом Национальным институтом
здоровья, заинтересованным в их медицинских аспектах, их результаты можно
использовать и в чисто спортивных целях, например, для
более эффективного отбора кандидатов в будущие чемпионы. С другой стороны,
возникает этическая дилемма - не будут ли люди психически болезненно
воспринимать сообщаемые им факты об их генетической неспособности улучшать свою
физическую форму путем тренировок.
Для ответа на этот
вопрос, говорит генетик-консультант
исследовательской группы доктора Гофмана Эрин Гордон,
исследователи считают нужным проверить, как участники экспериментов
воспринимают сведения о своей генетической предрасположенности. Такая проверка
включает в себя сложные психологические тесты и сравнение самооценок до и после завершения экспериментальных физических
тренировок.
Как рассказал доктор
Бочар, в процессе своих исследований он нашел, что примерно для 10% участников
его экспериментов физические упражнения бесполезны, и он сообщил некоторым из
них об этом. Но эти люди, видимо, и сами уже понимали, в чем дело. Тренировки
ни на йоту не повышали их выносливости, и они не теряли ни грамма жира. Может
быть, они и извлекали какую-то пользу из тренировок, но слабая надежда на
потенциальное улучшение здоровья, конечно, недостаточная мотивация для людей,
желающих улучшить и свой внешний вид, и самочувствие.
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ СПОРТИВНОГО ОТБОРА
И.Д. Григорьева. Красноярск, МУ
«Научно-методический центр спортивной медицины».
Задача
спортивного отбора – подобрать (рекомендовать) ребенку вид спортивной
деятельности соответственно его индивидуальным особенностям, а исходя из
требований вида, выбрать наиболее пригодных для этого детей.
На первых этапах отбор и ориентацию детей следует проводить не по отдельным
видам, а по группам видов. Это важно, так как интересы юного спортсмена весьма
неустойчивы. В этом возрасте у ребенка наблюдается тяга к спортивным занятиям
вообще, а не к отдельному виду. Чем правильнее окажется соответствие
индивидуальных особенностей подростка специализации спортивной деятельности,
тем устойчивее его интерес к спорту.
Отбор юных спортсменов ведется в основном тренером, часто по интуиции, без
четких научных рекомендаций. Это происходит обычно в условиях соревнований, и
результаты тестирования нередко абсолютизируются. Между тем, спортивный
результат отличается малой стабильностью и поэтому мало прогностичен.
(5)
В основе спортивного отбора лежит комплекс морфологических, физиологических,
психофизиологических показателей, показателей моторики, а также состояние
здоровья юного спортсмена. Большое практическое значение имеет учет наиболее
благоприятных, так называемых “сенсетивных”,
возрастных периодов развития основных физических качеств, когда определенные
физические качества наиболее чувствительны к влиянию тренировки. Значительный
прирост физических качеств у детей и подростков отмечается в возрасте:
10-12 лет - способность к моторной обучаемости
10-12,5 лет - способность к дифференциации движений
8-10 лет - способность реагировать на слуховые и зрительные раздражители
12-15 лет - способность ориентации в пространстве
9 -11 лет - чувство ритма
10-12 лет - чувство равновесия
с 12 лет - выносливость
с 12 лет - сила
7- 12,5 лет - быстрота
5-8 лет - подвижность суставов
Важно учитывать биологический возраст ребенка на момент отбора. Рано
созревающий подросток – акселерат может обнаружить поначалу очень быстрые темпы
развития двигательных навыков, а затем остановиться в их развитии. У поздно
созревающего ретарданта может наблюдаться обратная
картина, он может неожиданно сделать скачок и опередить акселерата. Не учитывая
это обстоятельство, можно сделать ложный прогноз. Следовательно, исходный
уровень физических качеств подростка еще не гарантирует перспективу развития, а
учет начального (ювенильного) уровня и темпов развития
физических качеств может обеспечить более надежный прогноз конечного уровня
развития этих качеств.
Для суждения о темпах развития физических качеств считается
достоверным наблюдение за подростком в течение 1,5-2 лет. Сочетание высоко
исходного уровня развития физических качеств и высоких темпов их роста говорит
о перспективности юного спортсмена.(1)
Весьма актуальна проблема возраста, в котором детей следует привлекать для
начальных занятий спортом. Чем младше ребенок, тем ярче проявляется его
двигательная одаренность, если таковая у него имеется. Однако, как показывают
исследования, спортивные успехи в детском и юношеском возрасте – это еще не
залог высоких достижений в зрелые годы. Только немногие юные спортсмены
добиваются спортивных успехов в зрелые годы. Тезис более раннего достижения
спортсменами выдающихся результатов считается ошибочным, так как процесс
“омоложения” наблюдается лишь в гимнастике, фигурном катании, плавании,
фехтовании. Каждый вид спорта имеет свою специфику сроков начала ранней специализации,
тренировочного стажа, возрастных зон максимальных достижений, что обусловлено
биологическими законами развития двигательных качеств человека в онтогенезе.
В настоящее время в спортивном отборе используются данные относительно новой
науки – спортивной генетики, методами которой устанавливается наследуемость тех
или иных морфологических, физиологических и психологических особенностей
спортсменов экстракласса и, опираясь на эти
показатели, разрабатывается научно-обоснованная система спортивной ориентации и
отбора на всех этапах спортивного совершенствования.
Из морфологических показателей таковыми являются:
рост, масса тела, активная масса тела (состав волокон скелетных мышц в
значительной степени детерминирован генетическими факторами), продольные
размеры тела (рост сидя, длина верхних и нижних
конечностей).
Физиологические показатели спортивного отбора:
жизненная емкость легких, ее относительная величина, минутный объем дыхания,
устойчивость к гипоксии, частота сердечных сокращений, реакция частоты
сердечных сокращений на физическую нагрузку субмаксимальной
мощности, максимальное потребление кислорода, тип гемодинамики.
Показатели моторики:
быстрота движений, гибкость, вестибулярная устойчивость, ориентация в
пространстве, относительная мышечная сила.
Психофизиологические показатели:
особенности центральной нервной системы (сила, уравновешенность, подвижность),
темперамента, личностные особенности.
Установлена зависимость между соматотипом, типом
гемодинамики и типом адаптивных реакций, которую можно учитывать при спортивном
отборе (4)
Так, среди представителей грудного и грудно-мышечного соматотипов
чаще встречаются гипо – и эукинетический
типы гемодинамики и адаптивные реакции типа “стайер”. Мышечный соматотип чаще сочетался с эу – и
гиперкинетическим типом гемодинамики и адаптивных
реакций типа “спринтер”.
Спортсмены – стайеры характеризуются грудным, грудно-мышечным типом
телосложения и гипокинетическим (85%) и эукинетическим (15%) типами кровообращения.
Среди спринтеров преимущественно мышечно-грудной, мышечный и мышечно-брюшной
типы телосложения, а также эукинетический (75%) и гиперкинетический (25%) типы гемодинамики.
Учитывая подобную зависимость, можно по соматотипу
определить направленность спортивной деятельности юного спортсмена.
Из дополнительных методов обследования при спортивном отборе используют:
электрокардиографию, гальванометрию, биопсию мышц,
биохимический анализ крови.
Для косвенной характеристики двигательных качеств юного спортсмена предлагается
использовать показатели дифференцированной до первой производной ЭКГ покоя (? ЭКГ) по Душанину: показатель
?V3R косвенно отражает силу и быстроту двигательных реакций;
?V2 – скоростную и скоростно-силовую выносливость; ?V6 – общую
выносливость. Динамическое наблюдение за тремя показателями ЭКГ позволяет
косвенно оценить степень восстановления физиологических механизмов,
ответственных за определенные двигательные качества.
Биопсию мышц рекомендовано проводить спортсменам старше 18-20 лет для
определения соотношений “медленных” и “быстрых” волокон.(2)
На начальных этапах спортивного отбора необходимо, прежде всего, оценить
состояние здоровья ребенка и степень риска развития патологических состояний
при занятиях спортом. С этой целью рекомендуется начинать медицинский отбор с
анкетирования родителей.
Вариант анкеты для родителей при допуске к занятиям спортом (1):
1. Были или есть у кого-нибудь из членов семьи врожденные пороки сердца.
2. Были ли в семье случаи внезапной смерти в возрасте до 50 лет
3. Отмечались ли у кого-нибудь из членов семьи случаи внезапного учащения
сердечного ритма.
4. Отмечались ли в семье случаи инфаркта миокарда или инсульта в возрасте до 50
лет.
5. Были ли у матери ребенка во время беременности отеки, изменения в моче,
высокое АД.
6. Доношенной или недоношенной была беременность.
7. Часто ли ребенок болел (болеет) простудными заболеваниями.
8. Диагностировалась ли у матери или у отца ребенка язвенная болезнь
двенадцатиперстной кишки.
9. Есть ли у ребенка или были раньше:
- очаги инфекции в носоглотке,
- невроз,
- гельминтозы.
10. Часто ли используются при лечении ребенка антибиотики.
11. Была ли у ребенка болезнь Боткина.
12. Есть ли у ребенка аллергия.
13. Были ли у ребенка черепно-мозговые травмы.
Если в семье отмечаются случаи врожденных пороков сердца, внезапной смерти в
возрасте до 50 лет, допуск ребенка к занятиям спортом возможен только после ЭХО-кардиографии, позволяющей исключить врожденные пороки
сердца, различные формы гипертрофической кардиомиопатии,
которые составляют основные факторы риска острой сердечной недостаточности при
значительных физических усилиях.
Если у членов семьи отмечались случаи пароксизмальной тахикардии, ребенку
необходимо провести ЭКГ- обследование с целью исключения различных вариантов
преждевременного возбуждения желудочков.
В случаях инфаркта миокарда или инсульта у членов семьи, ребенок представляет
группу риска по атеросклерозу и гипертонической болезни в молодом возрасте,
т.е. нуждается в систематическом контроле АД, уровня холестерина крови и
изменений ЭКГ. Наследственная отягощенность по ишемической болезни сердца может
явиться одним из дополнительных факторов, способствующих развитию дистрофии
миокарда вследствие хронического перенапряжения.
При недоношенной беременности, при частых простудных заболеваниях ребенок
представляет группу риска по железодефицитной анемии, т.е. нуждается в
систематическом контроле за концентрацией гемоглобина
в крови, повышенной настороженности к возможным очагам хронической инфекции,
особом режиме питания.
После перенесенного в прошлом вирусного гепатита болевой печеночный синдром у
юных спортсменов встречается в 50% случаев.
При отягощенном аллергическом анамнезе ребенок представляет группу риска по
аллергиям, бронхиальной астме физического усилия. Перед допуском к занятиям
спортом ему должна быть проведена специальная нагрузочная проба с регистрацией постнагрузочных изменений мощности выдоха и форсированной
ЖЕЛ.
При наличии в анамнезе ребенка черепно-мозговой травмы, ребенок представляет
группу риска по возникновению посттравматической энцефалопатии и гипертензии.
Перед допуском к занятиям спортом ему должны быть проведены: функциональная
рентгенография шейного отдела позвоночника, электроэнцефалография, реоэнцефалография, консультация мануального терапевта.(4)
Таким образом, спортивный отбор является одним из разделов работы врача по
спорту; должен проводиться совместно с тренером. При отборе для занятий тем или
иным видом спорта нельзя ориентироваться на один какой-либо метод (тест).
Необходимо учитывать комплекс морфологических, психологических, физиологических
показателей, а также трудолюбие, мотивацию, способность противостоять
утомлению, состояние здоровья юного спортсмена. Необходимо шире внедрять
дополнительные методы обследования, проводить обязательные анкетирование
родителей при допуске к занятиям в детских спортивных школах. (3)
ЛИТЕРАТУРА
1. Практическое руководство для спортивных врачей Г.А. Макарова, Краснодар,
1998 г.
2. Детская спортивная медицина под ред. С. Б. Тихвинского и С.В. Хрущева, М.,
Медицина, 1991 г.
3. Материалы научно-практической конференции “Медицина, физкультура и спорт”.
Ижевск, 2000 г.
4. Биологические основы спортивного отбора А.Г. Щедрина, В.Ф. Мариин,
Новосибирск, ГМА, 2000 г.
5. Медицинские аспекты спортивного отбора, Р.Е. Мотылянская,
В.К. Велитченко, Л.М. Перминов,
М.,1988 г.
Genes,
Training, and other Constraints on Individual Performance: A Role for Dynamical
Systems Theory?
Keith Davids
Department of
Exercise and Sport Science, Manchester Metropolitan University, Alsager,
Cheshire ST7 2HL, UK. Email: k.davids@mmu.ac.uk
Sportscience
5(2), sportsci.org/jour/0102/kd.htm, 2001 (1460 words)
Reviewed by
Greg Anson, Physical Education, University of Otago, Dunedin, NZ
Behavioral genetics
and psychology provide useful insights into relative contributions of nature
and nurture to variation in physical performance in a population, but
understanding and exploiting these and other constraints on performance in
individual athletes requires an over-arching multi-disciplinary theoretical
framework. Dynamical systems theory, which has enjoyed some recent success in
accounting for behavior of complex systems, may be the appropriate framework.
KEYWORDS: athlete,
environment, nature, nurture, skill
Informative articles in the current and previous issues of Sportscience address
the relative importance of innate (genetic) and environmental (training)
effects on athletic performance (Hopkins, 2001; Baker, 2001). Hopkins presented
the limited evidence that differences in genes and training contribute to
differences in sport talent before presenting practical implications of this
view that “athletes are born and
made”. Baker evaluated the argument that
“sport performance and sport expertise are entirely the result of hours spent
in focused, effortful training rather than innate, inheritable traits” and
concluded that “future research should also consider an approach to sport
expertise that investigates the inter-dependent role of genetic and
environmental factors”. Both authors alluded to the resolution of the
nature-nurture debate via the identification of the proportion of performance
variation accounted for by inherited characteristics and environmental
influences in populations or groups of athletes. In this commentary, I argue for
a new perspective on this continuing debate, one that involves understanding
the interacting contributions of genes, training, and other effects on an individual athlete. A theoretical
framework for capturing and making practical use of the interaction of so many
interacting factors in the individual will need to be complex and
multidisciplinary. I believe dynamical systems theory is such a framework.
Dynamical systems theory provides explanations for some of the phenomena
that arise in complex natural systems, such as the weather and social
organizations. Dynamical systems in nature are composed of many interacting
parts or degrees of freedom, and are constantly pressurised by constraints to
change the state of organization between component parts. This description fits
human movement, which is composed of many interacting sub-systems (nervous,
musculo-skeletal, endocrine, and so on). Accounts of the application of
dynamical systems theory to the acquisition of expert movement behavior can be
found in Davids et al. (2001), Davids et al. (2002), and Newell (1986). See
also Rosenbaum (1998) for the skeptical view that the theory is, as yet, more
descriptive than explanatory.
A key question from a dynamical systems viewpoint concerns how
coordination emerges from the interaction between the degrees of freedom during
goal-directed movements, such as catching a ball or performing a triple salto.
In the study of the acquisition of sport expertise in humans, dynamical systems
theory can explain how movement coordination and control change over time
scales required for learning and development (weeks, months, and years).
What influences change in dynamical movement systems? To answer this
question, a model of the emergence of expertise under interacting constraints is useful. The concept of constraints has a
rich tradition in theoretical physics and evolutionary and theoretical biology.
Roughly speaking, constraints are factors that shape or guide the organization
of multi-component natural systems including, for example, weather systems,
termite colonies, and movement systems. Newell (1986) has provided the best
account of how constraints influence coordination and control in human movement
systems. His model categorizes constraints as “organismic” (exemplified in the
current debate by the genetic profile and amount of task-specific practice of
each individual athlete), “task” (related to the specific characteristics of
each sport or physical activity; examples include rules, boundaries, and
equipment), and “environmental” (exemplified by social and cultural influences
on behavior). Newell’s model shows how these constraints interact together to
influence expertise in sport. A radical
implication of this approach is that the acquisition of expertise emerges under
the interaction of organismic, task, and environmental constraints.
It is important for sport scientists to understand the full range of key
constraints on each individual sport performer during the acquisition of
expertise in a specific sport or physical activity. Hopkins and Baker are
correct in pointing out that major constraints on expertise are genes and
training, but it is clear from dynamical systems theory that the constraints on
the acquisition of expertise in sport for each individual are many and interacting. Focusing on the interaction of constraints
has several implications for the acquisition of expertise in individual
athletes.
First, as Hopkins and Baker suggest, we are only just beginning to
understand the genetic and training basis for success in some sports. Although
inherited traits are significant constraints on the upper limit of performance
attainable by each individual, there is no guarantee of success for an
individual athlete without extensive and intensive specific practice. Athlete A
with a higher genetic disposition for speed endurance, but little desire to
train, will not achieve the same level of performance as athlete B, with a
solid endurance capacity, but who trains much harder, and has access to quality
coaching and facilities. Practice might not necessarily make perfect, but
quality time spent in training could give genetically under-endowed learners a
better chance of success.
Second, even if genetic screening of individual learners is accepted as
ethical, other constraints will limit or enhance the possibility of success at
the highest levels. For example, a genetic predisposition for endurance needs
to be specifically complemented by psychological characteristics such as mental
toughness, tactical astuteness and motivation to endure pain during training
and competition.
Third, environmental constraints such as lack of social and familial
support could either spur an individual on to greater heights or nip promising
careers in the bud. Individuals can react in many different ways to such
constraints. Access to good coaching, sport science support, training equipment
and facilities are also needed to allow genetic constraints to be expressed.
From a practical perspective, coaches and sport scientists need to
understand that there are potential “gradients of success” for each athlete.
These gradients, or limits to performance potential, are constrained by many
factors, including genetic predisposition, quality of training experiences,
exposure to high quality coaching, availability of comprehensive sport science
services, cultural, familial and social expectations and support, and access to
equipment and facilities. How the full range of constraints interacts to limit
or enhance the performance of each individual athlete can be considered in the
form of a performance profile or athlete history. Although developing a
checklist of constraints might help our understanding of the acquisition of
expertise in a particular sport, the whole is greater than the sum of the
parts. Performance at the highest levels of sport cannot be determined in a
mechanistic or formulaic manner, since compensatory behavior in some athletes
(for example, more rigorous approach to training or acquisition of sponsorship
funds to access highest quality of coaching) can mediate effects of key
constraints, such as genetic make up. Since expertise emerges under the
interaction of key constraints, all of which differ for each individual
athlete, compensatory variability in the path to success should be seen as the norm.
For example, despite the growing evidence of genetic predisposition for speed
endurance, not every Kenyan international long-distance runner ends up as an
Olympic medal winner or world champion.
While it is important to know that 25% of variability in athletic
performance between individuals may be determined by genes, or that 10 years of
task-specific practice needs to be undertaken by most experts, we need to know
more about the way genes, training, and other constraints combine to produce
expert performances in the individual. Group-based analysis is limited for
individual performance behavior, whereas a constraints-led perspective from
dynamical systems theory provides a way forward.
References
Baker J (2001). Genes and training for
athletic performance revisited. Sportscience 5(2), sportsci.org/jour/0102/jb.htm
(2032 words)
Davids K, Williams
AM, Button C, Court M (2001). An integrative modeling approach to the study of intentional
movement behavior. In Singer RN, Hausenblas H, Jannelle C (editors): Handbook
of Sport Psychology (2nd edition) (pages 144-173). New York, NY: John Wiley
Davids K, Bennett
SJ, Button C (2002). Coordination and control of movement in sport: an ecological
approach. Champaign, IL: Human Kinetics
Hopkins, WG
(2001). Genes and training for athletic
performance. Sportscience 5(1), sportsci.org/jour/0101/wghgene.htm
(1899 words)
Newell KM (1986).
Constraints on the development of coordination. In Wade M, Whiting HTA
(editors): Motor Development in Children: Aspects of Coordination and Control
(pages 341-360). Dordrecht, Germany: Martinus Nijhoff.
Rosenbaum DA
(1998). Is dynamical systems modeling just curve fitting, Motor Control 2,
101-104
__________________________________________________________________________________________________
Review of Taboo: Why Black
Athletes Dominate Sports and Why We’re Afraid to Talk
About it by Jon Entine. New York: Public Affairs, ix+397 pp., ISBN
1-891620-39-8, $25.00.
This well written book is mostly
about the superior athletic performance of Black
people. I say “mostly” because the
author juggles three themes thoughout the book.
The central theme is Black athletic
ability and achievement, the second is a history
of popular views on race and race
differences in ability, and the third is an account
of current knowledge of human
evolution and the development of biological diversity
in our species. In a way reading Taboo
is like reading three books at once. It is a
worthwhile trick. I enjoyed themes
two and three while theme one went right over my
head.
Theme one, about the performance of
Black athletes and its history, is a series
of narratives and vignettes about
great Black athletes. The short version is that there
was an early (19th century and early
twentieth century) rise of elite Black athletes,
then a reversal of the trend in the
face of racism, then a second winning push so that
many sports today are dominated by
people with a lot of African DNA. Exceptions are
“country club sports” like golf
where there have been steeper economic obstacles.
Unfortunately this reviewer could
not keep his attention through all of it and cannot
do justice to this central theme.
Some of us love sports and some of us are free of the
affliction. As I am writing this I
can hear a television announcer telling us how many
wins a local basketball team has had
in the last ten years in game three of five game road
trips. Members of my own family are
listening intently and nodding. The author’s love
of sports and his appreciation of
athletic achievement is apparent in these parts of the
book. I expect that readers who
appreciate sports more than I do, like my unfortunate
family members, will enjoy these
chapters a lot.
The conclusion is that Blacks enjoy
a natural superiority in sports and that this superiority
is based on heritable differences.
The evidence is simply Black achievement
when opportunities are present,
differences between Blacks and Whites in body composition,
anatomical details, and muscle
anatomy. The evidence is, of course, not ironclad
but it is quite convincing. Such an
assertion is, depending on one’s politics and sensitivities,
somewhere between obvious and well
known on the one hand and racist and
necessarily false on the other.
According to Entine the natural
athletic advantage of Black people has been well
known and accepted for many years. A
book about this ability would have caused little
controversy in, say, 1960.
Professional athletes, the real experts, take it for granted.
The topic only became controversial
with the publication of a famous article by Arthur
Jensen in 1969 that summarized
evidence that while the average IQ of white populations
was 100, the average IQ of the
American Black population was about 85. The evidence
suggested that the difference was
caused by gene differences rather than differences in
the environment of Black and White
people.
Jensen’s essay generated a lot of
controversy among academics and journalists. For
decades an ideology had spread in
American universities that posited that genetic differences
among humans were inconsequential.
Accordingly cultural differences among
groups and even behavior differences
among individuals were supposed to be the result
of learning and other aspects of the
environment. This was the fundamental paradigm
of most social science departments.
Early on there was a push in the social sciences
to emulate the natural sciences,
that is to generate models and to test hypotheses, but
in the subsequent decades the
original environmentalist hypothesis became an item
of faith and the disciplines
developed strong political stances. Jensen said, in a very
prominent place, that this
environmentalist Emperor had no clothes on at all, that there
were no credible environmental
effects on IQ, and that differences between Blacks and
Whites were probably the result of
gene differences. The reaction was fevered as many
competed to denounce Jensen and what
his work implied. There were two such implications
that especially outraged academics
and journalists. The first was that there
were no identifiable environmental
effects on intelligence, denying the social science
model that posited that any such
differences must be the result of environment differences.
(The quantitative genetic analysis
that Jensen and others use yields a term that
is called “environment”, but this
term includes non-additive gene effects, measurement
error, and other effects that do not
correspond to what most social scientists consider
to be environments.) The second
implication was that the socio-economic problems of
the American Black population were
due to biological factors not easily amenable to
remediation by Head Start, better
curricula, and school lunch programs.
The net result of the Jensen
publication was that the level of proclamation and
recitation of social science
ideology went way up. “IQ” became a loaded word that
was hardly even spoken aloud. In
industry the power of IQ tests to discriminate among
potential hires led to their
widespread use, but their name was changed to “ability tests.”
Any discussion of race and race
differences became taboo, although the topic had been
mildly loaded since the place of
race in Nazi ideology and mass murder during World
War II had become well known. In
particular any discussion of race differences in athletic
ability became unacceptable in
public discourse. This is the taboo of the book’s
title. Entine thinks that group
difference is an interesting topic, worthy of public discussion,
and it took some bravery for him to
write this book. I appreciate his forthrightness
and his efforts to confront the
taboo.
Even while there has been strenuous
denial of any biological differences among us
by social scientists, other
university faculties like English departments, and journalists,
race has become a national
obsession. Dominant public ideology these days is that race
is a “social construct” and that
there are no meaningful biological differences among
human groups. In a similar way
Marxism was the dominant public ideology behind the
Iron Curtain until the fall of the
Soviet empire, after which it became apparent that no
one really believed it. What do
Americans really think about race, race differences, and
public position that there are no
races?
My own informal impression is that
there are three widely shared viewpoints about
the issue of race and human
differences. No one really knows: a poll about views of
race would be like a poll about
Marxism in East Germany in 1980. Everyone would lie.
What I see in my own informal survey
is probably as good as anything available.
Viewpoint one is that the public
ideology, that races don’t exist, is just another
absurd fantasy to which
intellectuals are prone. This viewpoint is shared by most of my
own rural family, neighbors, and
non-academic friends. Most professionals familiar
with the literature on human
differences and most natural scientists seem to share this
view.
The second viewpoint is shared by a
large fraction of university undergraduates
fresh from high school. They have
heard a lot of the public ideology in their education
and many of them believe it, in a
way. Their view of the non-existence of race is like my
view of, say quarks: it makes no
apparent sense but the high priests of science deserve
credibility so it must be true.
The third viewpoint is, of course,
that the public ideology is correct. Some fraction
of social scientists seem to believe
it, a larger fraction of university humanities faculty
believe it, and most journalists
espouse it. It is the only view that is “safe” to admit in
public.
What, in all this, is the truth?
What are human races, what is their history, and
why do they apparently differ in economically
and socially important traits like job
performance, family organization,
and prosperity? Is there any truth to the dominant
public ideology that there are no
races, or is this ideology indeed just a fantasy of
irrelevant intellectuals? Surprisingly
the “scientific” answers to these questions are not
very complete. I will try here to
summarize current knowledge from the viewpoint of
anthropology and human population
genetics.
The easiest way to understand race
differences is with an analogy. Most of us work
with personal computers and are
familiar with them, so let us think about race, race
differences, and public policy as
applied to personal computers as we think about the
same things as applied to humans.
The last twenty years of personal computers offer
many parallels with the last two
million years of humanity.
Of the several species of our
relatives two million years ago only one, our own
species, remains. Neglecting Apple,
IBM-PC clone is the dominant species of personal
computer today. Personal computers
are divisible into major races—Compaq, Dell,
Gateway, Micron—as well as many
minor populations. These computer races are like
human races.
Are there deep essential differences
between clone X and clone Y? Hardly. Take the
cases off and we can barely tell
them apart. The components of PC’s are commodities
that are completely interchangeable.
The important differences among PC races are
the labels on the outside of the
box. Human race differences are like that. We identify
the race of individuals by visible
exterior markers–skin color, hair form, eye and nose
morphology and the like. These are
apparently like the labels on the outside of the
box in a non-trivial sense. They
vary over the face of the earth much more than do
internal invisible traits. Large
samples of DNA markers from human populations show
that about ten percent of diversity
is between populations and the rest within. But sixty
percent of skin color diversity is
between populations: between population differences
are six times greater when we look
at the label that when we look inside. Why should
this be?
Visible human traits, “racial
traits”, seem to owe their origins to a process of sexual
selection. I prefer to mate with
someone who looks like me or like some ideal type.
Selection maintains this preference
because then my children will look like the ideal
type and potential mates will want
to mate with them, and so on. This kind of selection
amplifies differences between
groups, even in the face of low level gene flow, accounting
for the disparity between labels and
internals in our species. Darwin proposed this
mechanism of the genesis of
differences, and its most articulate recent advocate is Jared
Diamond in The Third Chimpanzee. We
have computer races for similar reasons: my
colleague down the hall has a good
experience with brand X so I buy brand X because
“do what works for the next guy” is
a reasonable rule of thumb. Success generates more
success.
Are some brands of PC better value
than other brands? Are some human races
“superior?” I can indeed do careful
research and identify the best PC to buy for my lab.
I don’t usually bother because my
finding will be invalid in a month, and at any rate the
differences are small. If twenty
years of PC evolution corresponds to two million years
of human evolution, then a month of
PC evolution corresponds to about fifteen thousand
years of human evolution. Today, if
I am deciding where to build my high tech factory
then evidence suggests I should
build it somewhere where there a lot of people with
northeast Asian ancestry. Fifteen
thousand years ago most northeast Asians probably
became extinct as the last major
glacial advance froze them out. Environments, like the
PC market, are transient.
This is the important truth hidden
in the “races don’t exist” ideology. Just as there
is no deep difference between brand X
and brand Y PC’s, there are no deep essential
differences among human groups.
Nevertheless the labels and brand names are real
enough, but they come and they go.
There are no Northgate computers in my lab,
because Northgate went extinct even
though it was, in its time, the best on the market.
Major human races, in the same way,
may be brands that have only been successful for
a few millenia. Fifteen thousand
years ago may have been a few major races, but they
were almost certainly very different
from what we identify as major races today. For
example there are not very many
Khoisan speaking small yellowish skinned people in
sub-Saharan Africa but there may
have been a lot of them fifteen thousand years ago.
There has been a lot of treatment in
the North American press recently about the
“Kennewick” fossil, an early
inhabitant of North America who does not look at all
like contemporary American Indians.
Many early fossils from this continent do not
look like the contemporary
inhabitants, and, interestingly, the early modern inhabitants
of Europe do not look Europeans, the
early moderns in Asia do not look Asian, and
several of the early modern humans
in Africa do not look African. Races are transient.
It is easy to fall into essentialist
thinking about race as well as about brand names.
For example there is a genetic
disease, sickle cell anemia, that is a public health problem
in North America primarily among
Black people—it is a “Black disease.” It is found
in sub-Saharan Africa where there is
a close association with the local intensity of
Falciparum malaria. The disorder is a member of
a class of mutations that harm the
individual but harm the parasite
(malaria) more. When we look at the distribution of
skin color and of the sickling gene
in Africa there is a clear pattern: Black people
extend more or less continuously
from the Sahel to the Cape Province of South Africa
but there is no sickling gene south
of the Zambezi river. The dynamics of the spread of
the gene are different from and
independent of the spread of people with black skin, and
this historical pattern leads to the
association of the anemia and being Black in North
America but not in South Africa. The
sickle-cell/malaria complex is not about race and
the association is accidental.
What then is the import of Taboo?
There is, it seems, an unambiguous statistical
athletic superiority of Black people
in North America but we don’t know much about
the mechanism (i.e. the genes) nor
the evolutionary history of the superiority. Similarly
there is a statistical superiority
of northeast Asians on IQ tests, and again we don’t
know the mechanism nor the
evolutionary history. These statistical associations have
important consequences at the
population level. If you want to be the coach of a winning
university athletic team, pick a
university with a lot of Black students. If you want
to build a high-tech factory pick a
location with a large population of northeast Asian
descent.
On the other hand these associations
are weak enough that they are poor proxies
for designating individuals. If you
are choosing between Mr. X and Mr. Y for your
basketball team, choose the one who
plays the best basketball, not the one with darker
skin. Similarly if you are hiring an
engineer take the trouble to find out who is best at
engineering.
The lesson is that labels are not a
very good guide to value and so race is not a very
good criterion for choosing
personnel. There are differences in group means that are
real enough but you will always do
better ignoring the brand labels.
These are simple points, and the
knowledge on which they are based has been well
known and part of folk wisdom for a
long time. This knowledge has been lost among
many journalists and intellectuals
who badly want the differences to disappear and, it
seems, believe that if they say
there are no differences, loud enough and long enough,
they will in fact disappear.
There remains the troublesome
question of whether behaviors and popular stereotypes
associated with race race are true,
and if they are true whether they are parts of
the brand name or are accidental and
incidental associations like sickle cell anemia. No
one has any idea. No one even has
any idea how many brands of humans there are,
nor how new brands become
established, nor whether brands ever mix mix like neutral
genes mix over long time intervals.
Because the topic is indeed taboo, few study human
racial differentiation these days.
There is a lot of work being done that examines world
patterns of neutral markers, but it
is becoming apparent that these don’t tell us much
about ancient human history, before
the end of the last ice age say. Whatever evolutionary
process generates strongly marked
regional differences in physical appearance it is
not the same process that generates
world patterns in neutral markers.
Albert
Mosley Smith College
Philosophy Department Northampton, MA 01060
ABSTRACT
This paper is a
critical review of Taboo: Why Black Athletes Dominate Sports and Why We’re Afraid to Talk
About It by Jon Entine. It critically
assesses the evidence that blacks do in fact dominate sports and attempts to
show that this is an overgeneralization that perpetuates racist
stereotypes. The tendency for both
blacks and whites to accept such views creates expectations and beliefs that
channel efforts in directions which reinforce historical stereotypes and limit
opportunities for blacks to a limited range of activities and careers. Commitment to equal opportunity requires that
evidence for racial differences in intellectual and athletic activities be
subjected to a level of special scrutiny that Entine has failed to meet.
In
his book, TABOO: Why Black Athletes Dominate Sports and Why We Are Afraid
to Talk
About It. (NY: BBS Public
Affairs, 2000), Jon Entine presents what he considers to be incontrovertible
evidence for black superiority in athletics, and addresses our ambivalent
reception of this ‘fact’. The evidence
derives from facts produced in the laboratory and, most importantly, on the
playing fields. Elite black athletes have a phenotypic edge over athletes of
other races, Entine argues, and this edge derives from genotypical differences
between the races. While Asians comprise 57% of
the world’s population, they “are virtually invisible in the most
democratic of world sports, running, soccer, and basketball”. On the other
hand, Africans, who comprise only 12% of the world’s population, dominate
running, soccer, and basketball.
Superior
athletic performance occurs most noticeably where the contribution of cultural and
socio-economic factors are least, Entine holds.
This is why he focuses on sports based on running. Presumably such
sports offer performances that are least dependent on extensive training and
equipment. In this, he follows the views
of Amby Burfoot (a senior editor of Sports Illustrated). Running, wrote Amby Burfoot, “doesn’t require
any special equipment, coaching, or facilities”. Currently, “every men’s world record at every
commonly-run distance belongs to a runner of African descent.” Nonetheless,
Entine warns us that this achievement is not proportionally distributed
throughout Africa: “West Africa is the
ancestral home of the world’s top sprinters and jumpers; North Africa turns out
top middle stance runners; and East Africa is the world distance running
capital.”
Entine
believes the refusal to recognize racial differences in athletic aptitude is a
derogation of our duty to seek truth. “Measured by fractions of a second, or
wins and losses, sport comes as close as we can get to an objective, racially
neutral scoring system.” In order to
dispel the suspicion that acknowledging racial differences is tantamount to
endorsing racism, he presents the views of numerous prominent black
spokespersons that have also been led by the evidence to acknowledge the
superior ability of black athletes. Thus Arthur Ashe, while militantly
anti-racist, was forced to concede that, in terms of athletic performance, “we
blacks have something that gives us the edge.” Testimonials of this nature from
black athletes and intellectuals are cited by Entine as a way of showing that
acknowledging racial differences is not tantamount to accepting racist
explanations of those differences.
In
order to account for our fear of acknowledging black superiority in athletics,
Entine provides an overview of eugenic thinking in early and middle nineteenth
century, when prominent American intellectuals such as Charles Davenport,
Robert Bean, and many others advocated racist beliefs as a matter of public
policy. As a result of the work of Henry Goddard, Lewis Terman, Robert Yerkes
and others, IQ tests were developed as a means of ranking human beings in terms
of their cognitive capacity. Using the evidence so provided, Henry Fairfield
Osborn, paleontologist at Columbia University and president of the Board of
Trustees of The American Museum of Natural History wrote: ”The standard of
intelligence of the average Negro is similar to that of the eleven-year-old
youth of the species Homo Sapiens.” Even European immigrants from East and
Southern Europe were considered inferior races, and in 1924 Congress restricted
immigration from “biologically inferior areas”.
Sterilization, miscegenation laws, and segregation were some of the
hygienic racial policies designed to limit the transfer of bad genes. Such
measures were considered necessary to ensure progressive human evolution.
The
defeat of Nazi Germany brought about a repudiation of the ideological basis of
racist views. “Sports became a highly visible way to demonstrate to the world
that Americans took their government’s pronouncements on freedom and equality
to heart”, and universities were in the forefront of putting Negro athletes on
the field to compete on equal terms with the white athletes. Association with the racist ideology of
Nazism tainted the study of racial differences, and the very concept of races
differentiated by biological features was rejected in favor of the notion of
‘ethnic groups’, differentiated on the basis of cultural factors. It became
plausible that, if the Jews were not a separate race, perhaps Africans weren’t
either.
On
the other hand, Entine argues that there is a biological basis for genuine
racial differences. He surveys
polygenecist and monogenecist explanations of the evolution of Homo sapiens, and opts for the view that the
transformation to modern Homo sapiens occurred in an already sub-divided
population, “with one group giving rise to the modern African and the other to
all modern non-Africans.” ]Entine
concludes that “the ancestors of a Nigerian, a Scandinavian, and a Chinese have
traveled significantly different evolutionary paths”, and that races are
reliable ways of classifying people in terms of the geographical area they or
their immediate ancestors derive from.
After
the defeat of the Axis powers, UNESCO of the United Nations issued a number of
studies showing that the concept of race had no biological validity. But Entine considers the UNESCO position on
race to be an example of “flawed science” and accuses it of having replaced
biological determinism with environmental determinism, in which all relevant
differences are acquired through experience. Despite attacks on the biological
validity of racial concepts, Entine recounts how eminent scientists such as Sir
Ronald Fisher, Prof. Henry Garrett, and Nobel Prize Laureates Herman Muller and
William Shockley continued to hold that blacks had less intellectual ability on
the average than whites. In an article published in Science in 1962, the past president of the American Psychological
Association and chair of the anthropology department at Columbia University
wrote: “No matter how low…an American
white may be, his ancestors built the civilizations of Europe, and no matter
how high…a Negro may be, his ancestors were (and his kinsmen still are) savages
in an African jungle. Free and general race-mixture of Negro-white groups in
this country would inevitably be not only dysgenic but socially disastrous.”
In
1969 Arthur Jensen argued in the Harvard
Educational Review that genetic factors rather than environmental ones
(e.g. socio-political status) were the primary causes of differences in average
IQ among the different races. As recently as 1994, The Bell Curve argued that those who were least well off were so
because they had lower intellectual potential; while those who were best off
were so because they had, on the average, higher intellectual potential. From
this perspective it is a short distance to the view that brains vary in inverse
proportion to brawn, and those with least intelligence depend most on athletic
performance and physical labor while those with most intelligence dominate in
intellectual performance and mental labor. We are reinforced to believe that
just as the genetic makeup of Europeans predispose them to have higher IQs, the
genetic makeup of Africans and African Americans predispose them to greater
manual dexterity and athletic potential.
Of
course, attributions of higher and lower intelligence presupposes that we know
what we mean by intelligence, and Entine’s survey, to its credit, demonstrates
that this is not the case. Instead of
intelligence being, as Jensen held, a manifestation of a central processing
capacity labeled g, others have viewed it as a catchword for distinct types of
competence: analytic, creative, practical, emotional; linguistic, musical,
logical/mathematical, spatial, bodily/kinesthetic, interpersonal, and
naturalist. This might suggest the racialist argument that “each group is
intelligent in its own special way”, a view espoused by black intellectuals
such as W.E.B. Dubois and Leopold Senghor.
But it is equally susceptible to the racist rejoinder that some ‘modes
of intelligence’ are more important than others: on this view, the way Africans
think and act may have been valuable in the jungle, but they are dysfunctional
in the modern world, where bodily performance is routinely surpassed by that of
the machine. Entine recognizes that his
view might be interpreted as supporting this racist option, but disclaims that
“the data that conclusively links our ancestry to athletic skills have little
or anything to say about intelligence.”
But I find his disavowal unconvincing: if athletic skills can be
conclusively linked to ancestry, why can’t intellectual skills be as well?
Conversely, if intellectual skills cannot be conclusively linked to ancestry,
how can we be so sure that athletic skills can?
Entine
reports the position of prominent social scientists such as Ashley Montagu and
Harry Edwards who argue that the concept of race has questionable biological
validity. They point out that average
differences between races are little different from the amount of variation
within races. Races, they argue, have a
political rather than biological utility, that of continuing a racist agenda. Citing alleged innate differences between
groups has historically been a principal justification for supporting existing
differences in the distribution wealth and power. On the other hand,
environmentalists typically stress the extent that black athletic achievement
is the result of intelligence, hard work, and the lack of opportunities in
other areas. The belief that members of certain groups are “naturally better”
athletes devalues the importance of training, access, early exposure, social
reinforcement and the like.